Protéine clé identifiée pour prévenir la perte osseuse liée à l'ostéoporose

L'ostéoporose, une maladie caractérisée par des os poreux et cassants, constitue une menace importante pour la santé du squelette. Les os, principal support structurel du corps humain, fournissent un soutien vital. Lorsque la masse osseuse diminue, non seulement cela altère ce soutien, mais cela altère également la fonction globale, entraînant une diminution de la qualité de vie.

À mesure que l'incidence de l'ostéoporose augmente au sein de la population vieillissante, la pression sur les ressources de soins de santé pour les soins de longue durée augmente. Il est donc nécessaire de comprendre les mécanismes contribuant au développement de l'ostéoporose et de développer des traitements ciblés efficaces pour minimiser son impact à long terme.

Les ostéoblastes et les ostéoclastes sont deux types de cellules qui jouent un rôle clé dans le maintien et le remodelage du tissu osseux. Alors que les ostéoblastes sont des cellules qui forment les os et sont responsables de la synthèse et du dépôt de nouveau tissu osseux, les ostéoclastes sont des cellules dégradant les os, impliquées dans la décomposition et l'élimination du tissu osseux ancien ou endommagé.

Une augmentation de la proportion d'ostéoclastes entraîne une perte osseuse dans des conditions telles que l'ostéoporose, la polyarthrite rhumatoïde (inflammation des articulations) et les métastases osseuses (cancer qui s'est propagé aux os). Les ostéoclastes résultent de la différenciation des macrophages ou des monocytes, qui sont des types de cellules immunitaires.

L'inhibition de la différenciation des ostéoclastes peut donc servir de stratégie thérapeutique pour prévenir la perte osseuse. Cependant, les mécanismes moléculaires précis qui régulent le processus complexe de remodelage osseux restent flous.

Dans une nouvelle étude, le professeur Tadayoshi Hayata, M. Takuto Konno et Mme Hitomi Murachi de l'Université des sciences de Tokyo, ainsi que leurs collègues, ont approfondi la régulation moléculaire de la différenciation des ostéoclastes. La stimulation par le ligand activateur du facteur nucléaire kappa B (RANKL) induit la différenciation des macrophages en ostéoclastes.

En outre, les voies de signalisation de la protéine morphogénétique osseuse (BMP) et du facteur de croissance transformant (TGF)-β ont été impliquées dans la régulation de la différenciation des ostéoclastes médiée par RANKL. Dans la présente étude, les chercheurs ont cherché à examiner le rôle de Ctdnep1, une phosphatase (une enzyme qui élimine les groupes phosphate) qui supprimerait les voies de signalisation BMP et TGF-β.

L'étude a été publiée dans la journal Biochemical and Biophysical Research Communications.

Le professeur Hayata déclare : "RANKL agit comme un 'accélérateur' pour la différenciation des ostéoclastes. Conduire une voiture nécessite non seulement un accélérateur, mais aussi des freins. Ici, nous avons découvert que Ctdnep1 agit comme un 'frein' dans la différenciation des ostéoclastes." p>

Les chercheurs ont d'abord examiné l'expression de Ctdnep1 dans les macrophages de souris traitées avec RANKL et dans des cellules témoins sans traitement. Ils ont noté que l’expression de Ctdnep1 ne changeait pas en réponse à la stimulation de RANKL. Cependant, il était localisé dans le cytoplasme sous forme granulaire dans les macrophages et différencié en ostéoclastes, différent de sa localisation périnucléaire normale dans d'autres types de cellules, suggérant sa fonction cytoplasmique dans la différenciation des ostéoclastes.

De plus, l'inactivation de Ctdnep1 (régulation négative du gène) a entraîné une augmentation du nombre d'ostéoclastes positifs à la phosphatase acide résistante au tartrate (TRAP), où TRAP est un marqueur d'ostéoclastes différenciés.

L'inactivation de Ctdnep1 a entraîné une expression accrue de marqueurs clés de différenciation, notamment « Nfatc1 », un facteur de transcription maître induit par RANKL pour la différenciation des ostéoclastes. Ces résultats soutiennent une « fonction inhibitrice » de Ctdnep1, par laquelle il régule négativement la différenciation des ostéoclastes. De plus, l'inactivation de Ctdnep1 a également entraîné une augmentation de l'absorption du phosphate de calcium, suggérant un rôle inhibiteur de Ctdnep1 dans la résorption osseuse.

Enfin, bien que l'inactivation de Ctdnep1 n'ait pas modifié les voies de signalisation BMP et TGF-β, les cellules déficientes en Ctdnep1 ont montré des niveaux accrus de protéines phosphorylées (activées) qui sont des produits de la voie de signalisation RANKL. Ces résultats suggèrent que l'effet suppressif de Ctdnep1 sur la différenciation des ostéoclastes pourrait ne pas être médié par les voies de signalisation BMP et TGF-β, mais par une régulation négative de la voie de signalisation RANKL et des niveaux de protéine Nfatc1.

Dans l'ensemble, ces résultats fournissent de nouvelles informations sur le processus de différenciation des ostéoclastes et identifient des cibles thérapeutiques potentielles qui peuvent être utilisées pour développer des traitements visant à réduire la perte osseuse due à l'hyperactivité des ostéoclastes. En plus des maladies caractérisées par une perte osseuse, Ctdnep1 a également été identifié comme un facteur causal du médulloblastome, une tumeur cérébrale infantile. Les auteurs sont optimistes et pensent que leurs recherches pourront être étendues à d'autres maladies humaines au-delà du métabolisme osseux.

Le professeur Hayata conclut : « Nos résultats suggèrent que Ctdnep1 est nécessaire pour prévenir une ostéoclastogenèse excessive. Ces résultats pourraient élargir davantage les connaissances sur la façon dont le réseau de phosphorylation-déphosphorylation contrôle la différenciation des ostéoclastes et pourraient fournir de nouvelles stratégies thérapeutiques pour le traitement des maladies osseuses associées à activité excessive des ostéoclastes."